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《公共廣播系統(tǒng)工程技術規(guī)范》中最大聲壓級的定義和測量方法的討論

2020/5/8 14:59:27

《公共廣播系統(tǒng)工程技術規(guī)范》

中最大聲壓級的定義和測量方法的討論

孟子厚

[摘  要] 針對目前相關標準和實際操作過程中對最大聲壓級的定義、測量方法、以及具體標準限值的確定等問題上存在的模糊性和不規(guī)范性，進行了分析。從標準文檔的科學、嚴謹、邏輯性等要求出發(fā)，對在公共廣播工程技術規(guī)范的制訂中如何來定義最大聲壓級、如何來測定最大聲壓級等問題進行了討論，建議最大聲壓級的定義應該考慮到系統(tǒng)的實際應用背景，以系統(tǒng)在特定輸入和穩(wěn)定工況下所能達到的最大A計權等效聲級來定義最大聲壓級。最大聲壓級的測量應該考慮到實際所使用的標準設備。

[關鍵詞] 最大聲壓級 maximum sound pressure level, 等效聲壓級 equivalent sound pressure level，峰值聲壓級 peak sound pressure level，聲級計 sound level meter，計權聲級 weighted sound level

1、《公共廣播系統(tǒng)工程技術規(guī)范》草案中有關最大聲壓級條款的分析

評價公共廣播系統(tǒng)效能的主要參數(shù)是廣播的語言清晰度，而語言清晰度的主要決定因素是公共廣播系統(tǒng)正常工作時接收者所能感受到的響度。公共廣播系統(tǒng)所能達到的最高響度在工程當中一般用最大聲壓級來表示，最大聲壓級的定義和測量方法的規(guī)定，可以說是在技術規(guī)范的制訂和實施中最重要的環(huán)節(jié)。

作為一個面向全行業(yè)的國家級的技術標準來講，在定義一個標準中特指的有具體概念內(nèi)涵的專用術語或名詞時，必須考慮幾個因素：

l         概念的嚴謹性、科學性、專業(yè)性；

l         概念在行業(yè)領域內(nèi)的認知程度；

l         概念的邏輯上應該是自洽的；

l         概念的應用背景是明確的；

在概念所涉及的具體物理參數(shù)或測量方法的規(guī)定上，應該考慮以下幾個因素：

l         實際的可操作性；

l         與其他標準的銜接和引用；

l         根據(jù)規(guī)定測量方法所得到結果的唯一性和一致性；

l         測試設備和測試過程的成本；

正在草擬的《公共廣播系統(tǒng)工程技術規(guī)范》中有關最大聲壓級的條款匯總引述如下：

2.0.15 最大聲壓級  Maximum Sound Pressure Level

公共廣播服務區(qū)內(nèi)可以聽到的最大穩(wěn)態(tài)峰值聲壓級。

5.2.2 最大聲壓級的測量方法

在被測公共廣播系統(tǒng)中播放粉紅噪聲，把系統(tǒng)增益置于最高可用增益（當系統(tǒng)不會嘯叫時，則置于系統(tǒng)最大增益-6dB處），在選定的測點上測出穩(wěn)態(tài)峰值聲壓級，以各測點的平均值為該系統(tǒng)的最大聲壓級。

編制說明中關于最大聲壓級指標確定的說明：

“通常人聲鼎沸、交通繁忙地區(qū)的背景噪聲約為75dB,為保證15dB的信噪比，有用信號應達到90dB。本規(guī)范規(guī)定‘最大聲壓級’是在系統(tǒng)最大增益-6dB條件下測量，所以‘最大聲壓級’在84dB以上即可以應付惡劣的環(huán)境。”

這些條款包括三個部分的內(nèi)容：最大聲壓級的定義；最大聲壓級的測量方法；以及確定系統(tǒng)最大聲壓級指標的依據(jù)。

最大聲壓級的定義為“公共廣播服務區(qū)內(nèi)可以聽到的最大穩(wěn)態(tài)峰值聲壓級”。這個定義形式上看起來很簡明，但是存在著幾個關鍵的問題，可能在實際運用規(guī)范時引起模糊性和不確定性。這些問題包括：

l         “最大”的含義如何理解？是對系統(tǒng)增益的限定還是對其它因素的限定，這里不明確；

l         “最大”、“穩(wěn)態(tài)”、“峰值”三個概念是完全不同的，有相互排斥和矛盾之處，如果表述不當會出現(xiàn)邏輯問題，以致實際操作時無所適從；

l         就測量技術來講，最大聲壓級、穩(wěn)態(tài)聲壓級、峰值聲壓級的測量和具體數(shù)值是完全不同的概念，最大穩(wěn)態(tài)峰值聲壓級的概念很難理解，令人迷惑；

l         “可以聽到”的聲音指的是人所實際感覺到的聲音的大小，這是和響度成比例關系的，所以對人所聽到的聲音的大小應該用計權聲級來表示，這在定義中并不明確；

l         最大聲級和輸入信號是密切相關的，雖然在測量方法中限定了實際的輸入信號，但是在定義中也應該明確最大聲級是在特定輸入下的最大聲級。由于這個特定的信號實際是穩(wěn)態(tài)信號，“穩(wěn)態(tài)”的限定就沒有必要了。

在測量方法的規(guī)定中，對最大聲壓級的具體獲得做了說明，對此條款的理解如下：

l         最大聲壓級的測量是在特定輸入信號條件下進行的，輸入信號為粉紅噪聲，但是對粉紅噪聲的峰值因數(shù)沒有加以限定；

l         最大聲壓級中的“最大”應該理解為測量時系統(tǒng)的增益最大（或最大可用增益的-6dB）,但是系統(tǒng)的最大可用增益實際上可能與輸入信號的大小以及環(huán)境因素有關，而這里對輸入信號的大小并沒有界定。系統(tǒng)所能達到的最大聲級與輸入信號的電平以及系統(tǒng)增益的組合是否有關，缺乏足夠的論證；另外系統(tǒng)標稱的最大增益與系統(tǒng)實際調(diào)試出的最大增益可能是不一致的，到底以什么為基準，需要明確說明；

l         由于對輸入信號的峰值因數(shù)沒有限定，對采用間接方法測量峰值聲壓級就存在不確定性；

l         “最高可用增益”嚴格來講并不等于“最大增益-6dB”。

在規(guī)范的草案中，對最大聲壓級的限定值用dB給出，按字面理解是線性聲級（無頻率計權）。最大聲壓級限定值的依據(jù)是背景噪聲的水平，這里提到通常人聲鼎沸、交通繁忙地區(qū)的背景噪聲是75dB。對于公共場所背景噪聲水平的驗證調(diào)查將另外報告，這里指出：對噪聲的評價應該用計權聲級，交通噪聲和一般的社會噪聲（不涉及飛機噪聲）一般用A-計權聲級或噪聲評價曲線等（NR、NC、PNC），用線性聲級并不能反映噪聲實際造成的主觀響度。對粉紅噪聲和白噪聲等理想頻譜特性的聲音來說，其線性聲級與A計權聲級之間的差別是確定的，如果用粉紅噪聲作為輸入信號來檢測系統(tǒng)所能達到的最大響度輸出是可行的，但是從標準的嚴謹性上來看是有缺陷的。另一個必須考慮的問題是，實際聽到的聲級大小與安裝公共廣播系統(tǒng)的環(huán)境聲學條件有關，環(huán)境因素也許會影響實際聽到的聲音的頻譜特性，給系統(tǒng)的輸入端饋入粉紅噪聲，在聲場中實際測得的并不一定是粉紅噪聲，對這樣的聲音其線性聲級和計權聲級之間并不存在確定的關系。對系統(tǒng)所能達到的最大聲級的評定應該考慮到系統(tǒng)所使用的環(huán)境的聲學條件可能帶來的影響。

2、其他相關標準中有關最大聲壓級的條款分析

《公共廣播系統(tǒng)工程技術規(guī)范》草案中與最大聲壓級有關的這些問題實際上也反映出目前在相關標準的制訂中以及實際工程實踐中對最大聲壓級定義和測量方法的模糊或困惑。以下摘錄幾個相關標準中對最大聲壓級的定義：

《廳堂擴聲系統(tǒng)設計規(guī)范》GB50371-2006中有關最大聲壓級的條款

2.0.4 最大聲壓級 maximum sound pressure level

擴聲系統(tǒng)完成調(diào)試后，在廳堂內(nèi)各測點可能的最大峰值聲壓級的平均值L(—)_M。以峰值因數(shù)（1.8—2.2）限制的額定通帶粉紅噪聲為信號源，其最大峰值聲壓級為RMS聲壓級的長期平均值L(—)_RMS加上峰值因數(shù)的以10為底的對數(shù)再乘以20，單位：dB。

L(—)_M=L(—)_RMS+20lg(1.8～2.2)

《廳堂體育場館擴聲設計規(guī)范》（草案）中有關最大聲壓級的條款

3.5最大聲壓級maximum sound pressure level

系統(tǒng)完成調(diào)試后，擴聲系統(tǒng)在各測量點可能重放的最大峰值聲壓級的平均值L(—)_M。以峰值因數(shù)(1.8-2.2)限制的額定通帶粉紅噪聲為信號源，最大聲壓級為RMS聲壓級的長期平均值L(—)_RMS加上峰值因數(shù)的以10為底的對數(shù)再乘以20，單位：dB。

L(—)_M=L(—)_RMS+20lg(1.8～2.2)

《廳堂擴聲特性測量方法》GB/T4959-1995（修改稿草案）中有關最大聲壓級測量的條款

3.0.4最大聲壓級maximum sound pressure level

擴聲系統(tǒng)完成調(diào)試后，在廳堂內(nèi)各測量點可能產(chǎn)生的穩(wěn)態(tài)最大有效值總聲壓級的平均值。最大聲壓級也可以用峰值聲壓級或準峰值聲壓級表示。

最大有效值總聲壓級等于額定通帶內(nèi)各1/3倍頻程（或1/1倍頻程）頻帶聲壓的均方根和的以10為底的對數(shù)再乘以20。單位：dB。

以峰值因數(shù)（2±10％）限制的額定通帶粉紅噪聲為信號源，其最大峰值總聲壓級為RMS總聲壓級的長期平均值L_RMS加上峰值因數(shù)的以10為底的對數(shù)再乘以20。單位：dB。

L_M = L_RMS +20lg (2±10％）

將最大峰值總聲壓級的平均值減去3 dB，即得最高穩(wěn)態(tài)準峰值總聲壓級。

L_qmax = L_M -3 dB

或       L_qmax =  L_RMS+20 lg F_cf -3 dB